双向链表与双向循环链表：揭秘高效数据结构

见解分享

2024-01-03 00:17:04

在算法与数据结构的世界中，链表扮演着不可或缺的角色，为我们提供了高效管理和访问数据的途径。在本篇文章中，我们将深入探讨双向链表和双向循环链表，它们是链表家族中极具特色的成员。

双向链表：数据双向畅通无阻

双向链表与单向链表的主要区别在于，它不仅包含指向下一个节点的指针，还包含指向前一个 节点的指针，形成一个数据双向通道。这种双向性为数据操作带来了显著的优势。

优点：

灵活检索： 通过指向前一个节点的指针，可以轻松地从尾部向头部遍历链表。
快速删除： 要删除一个节点，只需修改其前一个和后一个节点的指针，即可将其从链表中分离。
高效插入： 在任意位置插入新节点变得容易，因为它可以与相邻节点建立双向联系。

双向循环链表：尾首相连，循环无止境

双向循环链表是一个没有尾节点 的双向链表。相反，尾节点指向头节点，头节点指向尾节点，形成一个无穷无尽的循环。这种环状结构为某些应用场景提供了独特的优势。

优点：

高效遍历： 可以从任意节点开始遍历链表，无需担心尾节点的限制。
数据一致性： 由于环状结构，不会出现指针指向空值的异常情况，确保了数据的一致性。
高效删除： 与双向链表类似，删除节点的过程同样高效。

实战演练：实现双向链表与双向循环链表

为了加深理解，我们以C++语言为例，编写双向链表和双向循环链表的实现代码。

双向链表实现：

struct Node {
  int data;
  Node* prev;
  Node* next;
};

class DoublyLinkedList {
public:
  Node* head;
  Node* tail;

  void insert(int data) {
    Node* newNode = new Node{data, nullptr, nullptr};
    if (head == nullptr) {
      head = tail = newNode;
    } else {
      tail->next = newNode;
      newNode->prev = tail;
      tail = newNode;
    }
  }

  void delete(Node* node) {
    if (node == head) {
      head = head->next;
      if (head != nullptr) head->prev = nullptr;
    } else if (node == tail) {
      tail = tail->prev;
      if (tail != nullptr) tail->next = nullptr;
    } else {
      node->prev->next = node->next;
      node->next->prev = node->prev;
    }
    delete node;
  }
};

双向循环链表实现：

struct Node {
  int data;
  Node* prev;
  Node* next;
};

class DoublyLinkedList {
public:
  Node* head;

  void insert(int data) {
    Node* newNode = new Node{data, nullptr, nullptr};
    if (head == nullptr) {
      head = newNode;
      newNode->next = newNode;
      newNode->prev = newNode;
    } else {
      newNode->next = head;
      newNode->prev = head->prev;
      head->prev->next = newNode;
      head->prev = newNode;
    }
  }

  void delete(Node* node) {
    if (node == head) {
      head = head->next;
      if (head != nullptr) head->prev = head;
    } else {
      node->prev->next = node->next;
      node->next->prev = node->prev;
    }
    delete node;
  }
};